Керамика — это изделия и материалы, которые получают спеканием глин и их смесей с минеральными добавками, а также при добавлении оксидов и некоторых других органических соединений. Слово «керамика» происходит от греческого keramike — гончарное искусство.
Пластичность глины была известна человеку еще в глубокой древности. Обжиг, который придает глиняной массе твердость, водостойкость, жаропрочность, начал широко использоваться около 7 тыс. лет назад.
Распространению керамики способствовала относительная простота ее производства. Глины, которые имеются почти повсюду, обжигают на огне. Первоначально керамику использовали в основном для изготовления посуды и делали ее вручную. 6—5 тыс. лет назад в Двуречье появился гончарный круг, что облегчило процесс формования посуды. Около 5 тыс. лет назад в Египте, Вавилонии и Ассирии керамику научились покрывать глазурью — тонким слоем специальных составов, которые при обжиге приобретают вид стекла и делают керамику водонепроницаемой, а изделия из нее более красочными. В это же время в странах Двуречья научились делать кирпич из обожженной глины.
В наши дни в зависимости от требований к будущему изделию в состав глинистой массы вводят кварц, оксиды алюминия, титана и других металлов. Наибольшее распространение в керамической промышленности получил метод пластического формования. Заключается он в следующем. Глину дробят и перемешивают с необходимыми добавками, затем добавляют в эту смесь воду и «проминают» ее до получения однородного пластичного теста определенной густоты. Затем либо формуют изделия на специальных прессах, либо разливают тесто в гипсовые формы. Далее массу обрабатывают в вакууме для удаления из нее воздуха, что улучшает пластические свойства массы и качество получаемой керамики. После этого массу сушат и обжигают.
В процессе обжига происходит образование стекловидного расплава, который при остывании связывает частицы более тугоплавких составных частей в прочное камневидное тело. В зависимости от того, какие исходные материалы используются и какое изделие требуется получить, обжиг ведется при температуре от 900° С (например, при изготовлении строительного кирпича) до 2000°С (в производстве
Основные технологические виды керамики — терракота, майолика, фарфор, фаянс.
Неглазурованная, цветная пористая керамика — так называемая терракота — используется в основном для отделки зданий и изготовления художественных изделий. Покрытую особыми прозрачными или непрозрачными (глухими) глазурями цветную пористую глину — майолику — используют для декоративной отделки.
Фарфор — изделия из тонкой керамики, имеющие непроницаемый для воды, белый, звонкий, просвечивающий в тонком слое черепок без пор.
Фарфор впервые появился в Китае в IV— VI вв. Для его изготовления употребляют каолин — глинистую горную породу, получившую свое название от местности в Китае, где она впервые была найдена.
В Европе долгое время не могли разгадать секрета фарфора. Только в конце XVI в. в Италии (Флоренция) получили так называемый мягкий фарфор, и лишь в начале XVIII в.
в Германии (Мейсен) был открыт способ производства твердого фарфора.
В России над загадкой фарфора работал М. В. Ломоносов. В 1744 г. в Петербурге открылся фарфоровый завод, где вскоре (ок. 1747 г.) Д. И. Виноградов получил твердый фарфор, изготовленный из отечественного сырья.
Мягкий и твердый фарфор различают по составу и условиям обжига. Твердый фарфор получают высокотемпературным (до 1450° С) обжигом смеси каолина, глины, кварца и полевого шпата. Мягкий фарфор разнообразнее по химическому составу, температура его обжига ниже — 1300° С. В быту (посуда) и в технике (электроизоляторы) обычно применяется твердый фарфор. Мягкий фарфор используется преимущественно для изготовления художественных изделий. Как и любая керамика, фарфор бывает глазурованный и негла-зурованный (в этом случае его называют бисквитом).
Многие любовались в музеях посудой и художественными изделиями из фарфора. Но, кроме того, фарфор, обладающий химической стойкостью, твердостью, хорошими диэлектрическими свойствами, используется во многих областях науки и техники — в химии, электротехнике, электронике и др.
Фаянс изготовляется из того же сырья, что и фарфор, меняется лишь технология обжига. От фарфора он отличается пористостью и водопоглощением, поэтому фаянсовые изделия покрываются водонепроницаемой глазурью. Впервые фаянс появился в Древнем Египте. Сейчас он используется для изготовления столовой и чайной посуды, а в строительстве — для изготовления облицовочных плиток, умывальников и другого санитарно-технического оборудования.
Трудно найти область человеческой жизни и деятельности, где керамика не используется. В быту и ракетостроении, радиотехнике и металлообработке, медицине, химии, физике... Изделия из керамики украшают наш быт — приятно пить чай из легкой, почти прозрачной фарфоровой чашки, а керамические резцы успешно конкурируют и часто превосходят резцы, изготовленные из самых жаропрочных и твердых сплавов. Керамика позволяет укротить высокие температуры и не боится самых агрессивных химических веществ.
В ближайшие десятилетия роль керамики в ряду конструкционных материалов будет возрастать. Ожидается, например, что еще в текущем столетии, т. е. до 2000 г., создадут автомобильный двигатель, все детали которого будут изготовлены из керамики.